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潛孔沖擊器及鉆頭在水井行業(yè)的使用與維護

一、昆明潛孔沖擊器鉆桿，潛孔沖擊器和鉆頭在水井施工中的優(yōu)點

1、 鉆進效率高,鉆具壽命長,潛孔沖擊器鑿巖鉆井,介質(zhì)為空氣,無沖洗介質(zhì)的回收和處理問題,減少了輔助時間.

2、 使用成本低,潛孔沖擊器對鉆機要求軸壓小,轉(zhuǎn)速低,同時扭矩就低,自然消耗功率小,且鉆桿直徑相對細,安裝、拆卸容易，使用壽命長。

3、 潛孔沖擊器鉆井，孔壁較完整，沒有其他介質(zhì)的污染，基本可以保

持原有地層結(jié)構(gòu)及水的滲透性，減少了洗井時間，節(jié)約了成本。

4、 在嚴重漏失地層、孔壁不穩(wěn)定地層，可以采用潛孔沖擊器跟管鉆進，*解決重復作業(yè)問題。

5、 由于潛孔沖擊器采用風作為動力源，在嚴寒的冬季施工，大大減少了以往冬季施工中的防寒工作量。

二、使用后的維護

昆明潛孔沖擊器鉆桿適當、及時的維護可以延長潛孔沖擊器部件的壽命，并可以很大程度上降低使用成本。及時地清洗潛孔沖擊器的零件，在很多情況下，外套管磨損或者由于內(nèi)部零件磨損而使沖擊器性能降低，這時潛孔沖擊器需要維修,需要更加詳細的檢查。如各零件均處于完好狀態(tài)，那么需要涂抹潤滑油按裝配示意圖正確安裝后保管就可以了。但為了確保您的潛孔沖擊器保持的使用性能，必須定期的維護保養(yǎng)潛孔沖擊器。

三、 定期的保養(yǎng)

任何設備都需要定期的保養(yǎng)，只有我們認真做好每次保養(yǎng)，在你需要使用的時候才能得心應手，潛孔沖擊器也與此，不過在我們使用維護后的潛孔沖擊器保養(yǎng)就簡單多了，只需要確定其內(nèi)部活塞是否運動良好，潤滑是否合適。如果你使用了潛孔沖擊器較長的時間那么您需要按一下方法例行保養(yǎng)潛孔沖擊器：

1）、更換潛孔沖擊器內(nèi)部的所有“O”型圈、逆止閥密封和彈簧，這可以保證潛孔沖擊器降低耗氣量。

2）、保證潛孔沖擊器內(nèi)部運動部件（活塞）的良好潤滑，去掉活塞在使用過程中形成的所有尖角、毛刺（建議用油石磨掉活塞尖角、毛刺）。

3）、確保逆止閥暢通且回位正確。

4）、外套管、氣缸磨損情況，根據(jù)需要及時更換。

5）、按說明書或安裝示意圖的安裝順序正確安裝。

6）、妥善保存。氣動潛孔錘內(nèi)部運作程序：

過程一

潛孔錘處于*狀態(tài)，千斤頂停臥于鉆頭的頂部。 同時，鉆頭*佃伸展出潛孔錘的外部，在這個位置，高壓空氣直接經(jīng)過潛孔錘的外管，千斤頂和鉆頭清除鉆頭前端之渣屑。

過程二

潛孔錘處于*關(guān)閉狀態(tài)，鉆頭停臥于洞底內(nèi)。 高壓空氣經(jīng)過潛孔錘的外管和千斤頂，匯集于千斤頂和鉆頭之間。

過程三

匯集于千斤頂和鉆頭之間的空氣開始膨脹，推動千斤頂向上，控制管開始進入千斤頂?shù)捻敳浚骨Ы镯斏系目諝鈮嚎s；再者，低層千斤頂管之空氣狹槽被千斤頂所覆蓋，引致空氣停止流通至底部。

千斤頂繼續(xù)向上移動，著千斤頂管頂部之空氣狹槽，以吸取高壓空氣，與此同時，處于千斤頂管底部的空氣會繼續(xù)膨脹。

千斤頂提起鉆頭，令到底層之空氣由鉆頭之氣管﹝FOOT VALVE﹞排出鉆頭，千斤頂仍然向上移動，而在千斤頂上之氣壓繼續(xù)增加。

過程四

千斤頂現(xiàn)處于全力沖擊狀態(tài)，預備向下移動的循環(huán)過程。 高層的空氣間繼續(xù)吸取高壓空氣，而低層范圍繼續(xù)排氣。

過程五

千斤頂開始向下沖擊，當鉆頭上的氣管進入千斤頂?shù)牡卓讜r，低層空氣間之空氣開始壓縮。當千斤頂之上段經(jīng)過空氣狹槽時，高層氣間之空氣開始膨脹，空氣在低層空氣間繼續(xù)壓縮。

過程六

千斤頂撞擊鉆頭的頂部，而過程二至過程六重復，此循環(huán)過程在氣壓250 PSI下，每分鐘重復1400次；在氣壓350 PSI下，每分鐘重復1600次。

藍色    ： 排出的空氣

粉紅條  ： 膨脹的空氣

紅色    ： 高壓的空氣

紅條    ： 壓縮的空氣

潛孔沖擊器的發(fā)展趨勢

隨著技術(shù)的不斷進步，氣動潛孔沖擊器及氣動沖擊回轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)將具有更加廣闊的發(fā)展空間。近年來國內(nèi)外氣動潛孔沖擊器結(jié)構(gòu)及鉆進工藝上的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下方面：

1、有閥式發(fā)展到無閥式。無閥式氣動潛孔沖擊器可以減少氣流阻力，大幅度降低耗氣量。

2、有效長度更短，結(jié)構(gòu)更簡單，壽命更長。

3、單次沖擊功由小到大發(fā)展。

4、鉆孔深度由淺到深發(fā)展，鉆孔直徑由小到大發(fā)展。

5、將多個單體氣動潛孔沖擊器組成集束式氣動潛孔沖擊器，用于大口徑鉆進。

6、與多種鉆井工藝相結(jié)合，包括與套管鉆進工藝相結(jié)合，解決松散、破碎地層的護壁問題；與雙向沖擊相結(jié)合，解決松散、破碎地層的鉆具退出問題；與相結(jié)合，解決大直徑漂石、孤石地層鉆進難題。

7、應用領(lǐng)域更加廣泛。從小口徑的地質(zhì)勘探孔施工到復雜條件下的工程孔施工，以及大直徑的基巖樁孔施工、石油鉆井、地熱鉆井、科學鉆探等。

8、鉆孔方位由主要的垂直孔向水平及定向可控方面拓展。

9、發(fā)展貫通式氣動潛孔沖擊器。為了進行反循環(huán)中心取樣（或取巖心），必須采取中空式（貫通式）潛孔錘。貫通式潛孔錘反循環(huán)連續(xù)取芯鉆進技術(shù)是集潛孔沖擊器碎巖、沖洗介質(zhì)反循環(huán)、鉆進中連續(xù)取芯三項技術(shù)與一體的鉆進技術(shù)。

10、采用計算機仿真研究潛孔沖擊器。仿真電算揭示潛孔沖擊器動力過程，找出配氣參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)等主要因素對潛孔沖擊器工作性能的影響規(guī)律，替代傳動的實驗法、經(jīng)驗法和類比法，實現(xiàn)潛孔沖擊器定量科學設計。

11、在材質(zhì)選取上朝更合理的方向發(fā)展。

12、適用于多種地層及鉆井工藝的新型鉆頭的研制及新材料在鉆頭切削齒上的應用，進一步提高沖擊旋轉(zhuǎn)鉆頭的效率并延長其使用壽命。

13、與氣動潛孔沖擊器鉆井工藝相適應的主要設備和附屬設備的專業(yè)化、系列化。由于潛孔沖擊器的工作條件惡劣，既有較大的含塵量，又有很高的濕度，且活塞往復運動又有較高的頻率和較大的沖擊速度，所以沖擊器的潤滑是十分重要的。

氣動沖擊器的潤滑的目的。沖擊器潤滑的目的大致如下：

1.減少運動件的摩擦損失。由于潤滑不足導致的過度摩擦，會使接觸表面產(chǎn)生細小的裂紋，如裂紋擴展會造成零件的損壞。另外，過度摩擦所產(chǎn)生的表面過熱，會引起金屬的局部軟化或區(qū)域性塑性變形，zui終導致氣缸與活塞的破壞。

2.防腐蝕作用。沖擊器零件在鉆孔過程中易受壓氣及水中的化學物質(zhì)腐蝕，而腐蝕作用與零件中的應力的同時存在，將使零件強度嚴重下降；腐蝕還會使裂紋進一步擴大或者由腐蝕坑和生銹區(qū)直接造成零件的損壞。所以，防腐蝕是潤滑的重要作用之一。

3.密封作用。適宜的潤滑可保證沖擊器運動件之間的密封，防止由于密封不好而降低沖擊器的頻率。

對潤滑油質(zhì)量的要求。美國加德納-丹佛壓縮空氣研究所曾對風動機的潤滑提出了如下要求：

1.必須具有高的液膜強度；

2.不能輕易發(fā)生噴發(fā)或干擾閥片運動；

3.不能有煙霧或排出；

4.在任何條件下無腐蝕現(xiàn)象；

5.能很快潤滑所有需潤滑的部件；

6.在高轉(zhuǎn)速、高溫和低溫的情況下能充分潤滑；

7.無論在冷氣體或熱氣體中都不形成膠黏的殘余物；

8.有較高的油質(zhì)性。

對上述要求，概括起來就是潤滑油要具有適宜的黏度、對壓氣氣流有較好的乳化質(zhì)量和較高的液膜強度。

所以，要求潤滑油具有適宜的黏度。這是因為沖擊器是在溫差很大的條件下工作，為了保證在任何溫度下，潤滑油都能很好的潤滑零件，因此潤滑油在低溫時黏度不能太大，以免影響閥片的靈活性，從而減慢鉆進速度；在高溫時，黏度不能太低，否則不對壓氣氣流的乳化質(zhì)量，是指潤滑油在遇到水的情況下，必須具有抗水洗而能黏著在金屬表面的能力，即在鉆孔時，壓氣中出現(xiàn)的水汽在乳化劑的作用下，能很快形成一種連續(xù)潤滑液膜，以保護零件的表面，同時也能對酸性水造成的生銹和腐蝕有防護作用，所謂乳化劑，是由潤滑油與皂化原料化合而成的一種短期乳劑（水油混合物）。

所謂液膜強度，是指潤滑油形成的液膜在兩個壓緊的金屬表面間受擠壓而不破裂的強度。為增大液膜強度，要在潤滑油中添加某種添加劑，是潤滑油所支撐的負荷增大，以防止滑動件金屬表面接觸時產(chǎn)生劃痕而損壞。

國內(nèi)氣動沖擊器所用的潤滑油為20號機械油。其性能見表。

氣動沖擊器的潤滑方法與潤滑油消耗量。沖擊器的潤滑多采用噴射法，即在潛孔鉆機的供氣管路的適當位置連接一個給油器，有壓氣攜帶霧狀潤滑油潤滑沖擊器的各個部件。

根據(jù)沖擊器尺寸與耗氣量大小，給油器應有足夠的容積，以保證供給潤滑油；并在給油器的外部設有調(diào)節(jié)裝置，以適當?shù)恼{(diào)節(jié)給油速度。為防止沖擊器在無潤滑油的情況下繼續(xù)工作，有的給油器裝有在無油時供氣系統(tǒng)自動關(guān)閉裝置。

沖擊器故障分析

潛孔沖擊器根據(jù)配氣方式，可分為閥式?jīng)_擊器和無閥沖擊器兩種。除配氣方式不同外，其結(jié)構(gòu)也略有不同，但其工作原理是基本相似的，只是閥式?jīng)_擊器抗污染能力更差些。

潛孔沖擊器產(chǎn)生故障的原因是多方面的，但表現(xiàn)形式主要為沖擊器不沖擊、沖擊無力和間斷沖擊等。

１　加工處理缺陷

沖擊器活塞及缸套的配合較為緊密，且配合長度較長，加工精度和表面光滑度要求較高，這對活塞及缸套的圓柱度要求是非常高的。如果圓柱度得不到保證，活塞將會出現(xiàn)方向性或間歇性的卡滯，zui終可能不得不經(jīng)常提、卸鉆桿，進行沖擊器的維修。

另外，沖擊器外套管的剛性也是制約沖擊器使用壽命的一個重要因素。如果其剛性差，在鉆井過程中，沖擊器會因頻繁與井壁碰撞而變形；當沖擊器不工作時，往往需要振擊和拆

卸、清洗沖擊器，這又將會加劇沖擊器外套管的變形；而外套管的變形將會導致沖擊器內(nèi)部零件卡滯而導致無法拆解，zui終直接造成沖擊器報廢。

２　沖擊器尾部逆止密封不可靠

目前，沖擊器尾部均設有一逆止閥，其結(jié)構(gòu)如圖所示。其密封形式主要是靠球形橡膠帽或加裝在金屬錐形帽上的Ｏ型圈的壓縮變形來進行逆止密封的。其逆止功能由彈性體來實現(xiàn)，并且彈性體一般具有導向裝置。

這種密封方式存在以下問題：

（１）彈簧與導向裝置存在摩擦，會影響逆止閥的截止速度；

（２）橡膠密封材料長時間的頻繁壓縮、摩擦會使其過度磨損；

（３）彈簧疲勞破壞，導致逆止密封失效；

（４）在停氣時，沖擊器內(nèi)部氣壓突然降低致使巖粉或液固混合物反灌進入沖擊器內(nèi)腔，將會致使活塞卡滯；

（５）更嚴重的是，水攜帶巖屑進入到配氣閥位置（閥式?jīng)_擊器），使閥片不能正常

沖擊器頭部的釬頭均設有一排氣孔與井底連通，而釬頭與沖擊器通過花鍵連接，其配合間隙較大。鉆井過程中遇到潛水面或因成井困難而需要加注固井液的情況下，井底及井壁與鉆桿的間隙中存在大量的液態(tài)、固態(tài)混合物，當接／換鉆桿或加注固井液時，又都會停止供氣，這樣沖擊器尾部的逆止閥會迅速關(guān)閉，由于慣性，會有部分液體瞬間通過兩種途徑反灌進入沖擊器：釬頭排氣孔、釬頭與花鍵套的間隙。隨后，沖擊器猶如一個空水杯倒扣在液體中，封閉在沖擊器內(nèi)腔中的氣體勢必會被外界液體所壓縮，外界液面越高，沖擊器內(nèi)腔密封氣體長度越小，即進入沖擊器內(nèi)腔的液體愈多。而沖擊器內(nèi)腔如果進水太多，將會把一些巖屑帶入內(nèi)腔活塞運動副之中，大大增加了活塞的卡滯頻率。同時，如果沉淀在活塞與釬頭接觸端面之間的巖屑遲遲無法排除，則活塞的沖擊功會大部分被巖屑吸收，無法有效下傳，即沖擊無力。４　釬頭卡滯

釬頭與沖擊器為花鍵配合，配合間隙比較大，并且許多類型的沖擊器釬頭花鍵尾部可以露出與之相配合的花鍵套。如果巖屑潮濕，容易形成泥包黏附在釬頭上。如果這種狀態(tài)得不到及時改善，泥包會進入花鍵配合間隙，影響沖擊器活塞沖擊功的有效下傳；更為嚴重的是，釬頭與花鍵套可能卡滯在一起。５　固井液存在較大固相顆粒

正常情況下，遇到成井困難的易坍塌地層，需要使用泡沫鉆井，即頻繁往井中加注泡沫劑進行固井。但實際上，小隊施工過程中，考慮到方便與經(jīng)濟性，往往趨向于使用洗衣粉溶液。由于洗衣粉質(zhì)量或水質(zhì)問題，多少會存在一些無法溶解的顆粒。固井液是從鉆桿加注到井底的，這樣，洗衣粉中未溶解的顆粒會直接進入沖擊器內(nèi)腔，影響配氣閥（閥式?jīng)_擊器）的正常工作，或加大活塞卡滯的概率。